Основы огибающей цепи
Введение
Метод конверта схемы ускоряет системную симуляцию RF. В Simulink®, симуляция высокочастотных сигналов требует временного шага, пропорционального самой высокой частоте, существующей в системе RF. Однако частота модуляции или конверт сигналов RF могут быть несколькими порядками величины, меньшими, чем самая высокая частота. Метод конверта схемы использует в своих интересах это условие к сигналам модели RF точно при сокращении времени симуляции.
Например, следующий рисунок показывает преимущество использования конверта схемы с x сигнала (t):
Сигнал состоит из изменяющегося во времени сигнала модуляции на высокочастотной несущей или центральной частоте. Во многих приложениях RF частота сигнала модуляции, A (t), меньше, чем частота несущей, f c.
Программное обеспечение RF Blockset™ обрабатывает несущую because(2πfct), аналитически, поэтому только симулирует сигнал модуляции. RF Blockset использует два метода, чтобы обработать эту симуляцию, эквивалентную основную полосу и конверт схемы. В обоих методах механизм симуляции занимает время шаги по шкале сигнала модуляции вместо несущей.
По сравнению с эквивалентной основополосной симуляцией конверт схемы позволяет включая дополнительные нелинейные эффекты вне внутриполосного спектрального перероста и подходит для симуляции мультинесущей.
Используя моделирование огибающей схемы, можно смоделировать:
Четный и нечетный порядок нелинейные эффекты, генерируя внутриполосные, и внеполосные гармоники и спектральный перерост
Многопортовая и широкополосная фильтрация (выборочная частота) эффекты, как эффекты, введенные S-параметрами, включая несоответствия импеданса
Внутриполосное и внеполосное вмешательство и цилиндрические сигналы, включая смешивание эффектов
Преобразование DC и смещения DC
Произвольные локальные сигналы генератора, включая шум фазы
Генерация теплового шума
Настраиваемыми элементами RF управляют Сигналы Simulink (VGA, переключатели, RLC, аттенюатор, фазовращатель, и т.д.)
Предположения для моделирования огибающей схемы
В моделировании огибающей схемы вы принимаете, что модулирующая огибающая сигнала медленно варьируется относительно несущей. Этот тип симуляции принимает огибающие сигнала, чтобы быть постоянным по одному циклу несущей (квазистатическое предположение). Можно принять, что огибающая сигнала является узкополосной связью, когда это имеет частоту по крайней мере один порядок величины, меньший, чем несущая частота.
Для действительной полосы пропускания и широкополосных модулируемых сигналов, конверт схемы обеспечивает правильные результаты. Однако симуляция может быть медленнее, чем традиционный временной интервал (переходный процесс) методы симуляции, как метод, поддержанный Simulink. Если ваш вход является ультраширокополосным сигналом, или если вы имеете дело со многими модулируемыми сигналами, заполняющими спектр симуляции, используйте симуляцию полосы пропускания временного интервала.
При рассмотрении квазистатического предположения необходимо рассмотреть эффект нелинейности, которая увеличивает полосу пропускания огибающей сигнала. Огибающие сигнала, включая внутриполосный спектральный перерост, должны быть узкополосной связью по сравнению с несущей частотой. Поэтому конверт схемы менее подходит для симуляции трудной нелинейности, как нелинейность, следующая из усечения или насыщения эффектов.
В сигналах с несколькими несущими не рекомендуется огибающая с перекрытием. Огибающая с перекрытием происходит, когда несущие частоты расположены с интервалами на расстоянии, меньшем, чем полоса пропускания конверта. В этом случае можно уменьшать шаг времени симуляции и вместить информацию сигнала в одном конверте. Для получения дополнительной информации смотрите Configuration.
Что такое конверт схемы?
Конверт схемы является областью времени (переходная) симуляция, наложенная на гармонический анализ баланса. Анализ выполняется в дискретных точках вовремя.
Гармонический баланс является методом частотного диапазона для вычисления установившегося ответа нелинейных схем, когда взволновано с конечным числом гармонических тонов. Этот анализ решает систему уравнений в частотном диапазоне и подходит для симуляции заданных частотой компонентов, таких как S-параметры или линии электропередачи.
Гармонический баланс используется конвертом схемы, чтобы анализировать отклик системы на каждом временном шаге. Симуляция выводит аналитические частоты от несущих сигнала. Гармонические тональные коэффициенты время, варьируясь и обработанная использующая переходная симуляция. Этот процесс обеспечивает изменяющиеся во времени конверты вокруг гармонических тонов.
В рисунке ниже вы видите схематическое представление моделирования огибающей схемы. Модулируемый синусоидальный сигнал, сосредоточенный вокруг
, вводится к нелинейной системе. Выход системы имеет несколько гармоник, каждого с изменяющимся во времени конвертом.
В конверте схемы временной шаг должен быть малым достаточно, чтобы получить полосу пропускания конверта а не максимальной частоты (несущая) сигнала. Меньший шаг времени симуляции соответствует большей симуляции (конверт) полоса пропускания, и таким образом более медленная симуляция.
Временной шаг моделирования огибающей схемы установлен в Блоке Configuration. Шаг времени симуляции должен достаточно быть малым, чтобы получить модуляцию сигнала (полоса пропускания) и внутриполосный спектральный перерост, вызванный системной нелинейностью. В то же время шаг времени симуляции должен быть как можно больше, чтобы увеличить скорость симуляции. Можно найти компромисс между точностью и скоростью симуляции, при помощи шага времени симуляции в этой области значений значений
Используйте значение шага времени симуляции меньше чем 1 / (2*bandwidth), чтобы выполнить критерий Найквиста и правильно произвести вашу модуляцию сигнала.
Используйте значение шага времени симуляции, больше, чем или равный 1 / (8*bandwidth), чтобы иметь максимальную точность в ребрах конверта. Можно использовать эти области значений значений при симуляции блоков S-параметров, фильтров, и частота задала компоненты. Это значение временного шага также получает внутриполосный спектральный перерост, вызванный нечетной нелинейностью порядка.
Симуляция области времени и анализ частотного диапазона
Симуляция временного интервала объединений конверта схемы с анализом частотного диапазона, существует два особенно интересных случая ребра.
Если несущая частота всех источников сигнала 0, то симуляция уменьшается до чисто переходного (действительная полоса пропускания) симуляция с фиксированным временным шагом. Никакой гармонический баланс не выполняется. Эта настройка не ускоряет системную симуляцию RF.
Если время остановки симуляции равно 0, то симуляция уменьшается до чисто статического нелинейного анализа (гармонический баланс) системы. Никакая симуляция временного интервала не выполняется. Эта настройка выгодна для установившегося анализа системы RF, например, чтобы изучить получившееся энергетическое выделение от многих сигналов, или для системного анализа AC.
Как работы моделирования огибающей схемы в RF Blockset
Рассмотрите схему RF Blockset. Можно разделить эту схему на три раздела: генерация входного сигнала, подсистема RF, визуализация выходного сигнала.
Генерация входного сигнала
Можно использовать два вида источников входного сигнала:
Источник сигнала Simulink
Источник сигнала RF Blockset
Если вы используете источник Сигнала Simulink, вам нужен шлюз в подсистему RF (блок Inport). Входной сигнал Simulink представляет модуляцию вашего сигнала RF. Сигнал может быть комплексным или действительным на основе информации, которую он несет. Чтобы смоделировать постоянную модуляцию на несущей в среде Моделирования огибающей схемы используют блок Continuous Wave. Можно также смоделировать шум, использующий текущий или источник шума напряжения в системах RF с помощью блока Noise.
Если входной сигнал является вектором, каждый элемент вектора представляет сигнал конверта, который будет модулироваться вокруг определенной несущей частоты. Вы задаете несущие частоты входного сигнала в блоке Inport.
Подсистема RF
Подсистема RF (подсвеченный в синем) состоит из трех основных блоков: Inport, Настройка и Выходной порт. Можно включать столько блоков Inport или Outport, сколько вам нужно в вашей подсистеме RF.
Inport: Inport блок выполняет идеальный сдвиг частоты входного сигнала вокруг несущей частоты путем реализации комплексного умножения частоты. Если ваш входной сигнал является вектором с каждым элементом, представляющим отдельный конверт, можно задать отдельные несущие частоты для каждого из них.Можно также задать нулевую несущую частоту, соответствующую действительному сигналу полосы пропускания. В этом случае мнимой частью входного сигнала пропускают.
Для получения дополнительной информации смотрите Inport.
Configuration: Вы используете Блок Configuration, чтобы задать следующее:Шаг времени симуляции, который определяет полосу пропускания симуляции конверта. Все огибающие сигнала имеют ту же полосу пропускания. Чтобы постараться не передискретизировать входного сигнала и искажения, используйте тот же временной шаг в качестве входных параметров сигнала от Simulink для нескольких систем импорта. Для одной систем импорта используйте более медленные входные сигналы с флажком фильтра интерполяции.
Гармонический порядок симуляции, которая определяет общее количество частот симуляции, раньше выполнял гармонический анализ баланса. Автоматическая опция дает консервативный выбор гармонических частот. Время симуляции прямо пропорционально общему количеству частот симуляции. Если ваша схема действует в мягко нелинейных условиях, можно ускорить симуляцию путем сокращения гармонического порядка.
Нормализация степени несущей, используемой, чтобы масштабировать среднюю степень сигнала относительно ее корневого среднеквадратического значения. Используйте эту опцию, чтобы масштабировать среднюю степень огибающей сигнала относительно среднеквадратичной степени его действительного представления полосы пропускания.
Температура и seed используются для генерации теплового шума.
Для получения дополнительной информации смотрите Configuration.
Outport: Блок Outport является шлюзом возврата от конверта схемы до окружения Simulink. Если вы задаете несущую частоту кроме нуля, блок возвращает комплексный конверт сигнала вокруг заданной несущей. Блоки выходного порта используются, чтобы зондировать модулируемые сигналы на заданных несущих для просмотра использования Спектра Анализатор или для дальнейшей обработки сигналов.Для получения дополнительной информации смотрите, Outport.
Визуализация выходного сигнала
Можно использовать приемники Simulink, чтобы визуализировать сигналы RF. К схеме доступа конверт сигнализирует в Simulink, вам нужен блок выходного порта, чтобы действовать как шлюз из подсистемы RF. Блок Outport зондирует огибающие сигнала, сосредоточенные вокруг заданных несущих частот.
При помощи осциллографа времени можно смотреть изменяющееся во времени содержимое модулируемых сигналов, не строя соответствующую несущую частоту.
При помощи спектра анализатор можно смотреть спектральное содержимое модулируемых сигналов, которые неявно сосредоточены вокруг различных несущих частот.